适应控制理论.PDF

適應性控制 (Adaptive control)  1. 前言  2. 自我調適控制器  3. 模式參考適應控制器  4. 自我調整控制器與模 式參考適應控制器之比較與設計步驟  5. 設計範例-1 馬達與肘節機構系統  6. 設計範例-2 一階系統 1 1.前言 1/2 一般傳統控制器的設計，是受控系統的轉移函數 或狀態方程式已知的情況下，針對某些特定的工 作規格而設計，例如我們熟知的相位領先 (phase lead) 、相位落後 (phase lag)或 狀態迴授(state feedback) 等控制器。這種設計的結果，控制器參 數在系統控制的過程中將維持固定，不隨著時間 的改變而變化。然而，固定控制器參數的設計理 念，在任何因內部或外在環境的變動而引起系統 參數變化時，均可能損失原設計的工作性能，甚 至造成閉迴路不穩定。而造成系統參數改變或不 確定的主要原因有以下兩種： 2 1.前言 2/2 1.因為 受控系統本身過於複雜 ，使得我們對於系統的特性無法 完全掌握，所得到的系統數學模式轉移函數或狀態方程式( ) 不夠準確，以至於用來設計控制器的系統參數與實際的系統 參數產生誤差；好比一般的化工程序控制系統就是因為系統 本身的複雜性與不確定性，使得我們無法正確地求出系統模 式的參數值。 2.因為 系統工作環境的變化 ，如溫度、壓力或負載的變化， 而造成系統參數不斷的改變；例如飛機飛行中，隨著高度、 溫度變化，飛行控制器需不斷改變控制參數而能穩定地飛 行。因此，若不隨時修正控制參數或控制結構，則面臨任何 因內部或外在環境的變動而引起參數變化時，這些事先規畫 好的固定式控制器將可能無法達成預定的工作目標。 3 1.適應性控制的設計目的 : 希望面對系統參數的變動或不確定時，可藉由控 制參數的自動調整，使系統仍能繼續保辭良好的 工作性能。 2.適應性控制器基本設計架構 : a.自我調適控制器 (self - tuning controller) b.模式參考適應控制器 (model reference adaptive controller) 4 2.自我調適控制器 考慮一系統之狀態方程式為 :  X AX(t) Bu(t) 令狀態回授控制器為 u(t) KX(t) K滿足 I det(A sBK)  ( )  s c ( )s 其中， c 代表希望的閉回路特性方程式。若系統中的 A與B為未知 參數時，必須設計一個系統參數估測器來估測系統的未知參數，並 控制器與參數估測器的控制架構，就稱為自我調適控制器 。 5 假設估測器在某一時刻提供 A和 ^ ^ A B 和 B矩陣估測值為 ，計算機可 r 根據